Режим работы черного хромирования

Номер раствора .................. 1 2

Плотность тока i_k,.А/дм² ., 15 — 30 20.— 75

Черное хромирование в отличие от оксидных покрытий и черного никеля термостойко до температуры 500 ° С, устойчиво в вакууме, имеет относи­тельно высокую твердость и высокую износостойкость. Однако для работы на трение покрытие черным хромом мало пригодно. В отечественной практике наибольшее распростране­ние получил электролит 2. .

ЖЕЛЕЗНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ

Впервые электролитическое по­крытие железом было осуществлено в 1869 г. русскими учеными Б. С. Якоби и Е. И. Клейном.

Практическое применение твер­дых железных покрытий для восста­новления автомобильных деталей бы­ло осуществлено также впервые в Рос­сии проф. М. П. Мелковым в 1955 — 1956 гг., который предложил способ получения покрытия в горячих рас­творах хлористого железа с примене­нием растворимых стальных анодов при высокой плотности тока.

К настоящему времени для восста­новления деталей разработано и ис­следовано большое число горячих электролитов различного состава. Среди них выделяют три основные группы: хлористые, сернокислые и смешанные, каждая из которых опре­деляется видом аниона соли железа. Проведенные рядом авторов иссле­дования показали, что сернокислые и смешанные электролиты значитель­но уступают хлористым по ряду пока­зателей. Поэтому в практике ремонт­ного производства наиболее широко используют хлористые электролиты, в состав которых входят хлористое (двухвалентное) железо FeCl₂ 4Н2О и соляная кислота НС1. Применение их обеспечивает получение плотных мелкозернистых осадков толщиной до 1,0 — 1,5мм с высокими механиче­скими свойствами и износостойко­стью, близкой к износостойкости за­каленной стали. Электролиты допу­скают применение высоких плотно­стей тока (20— 100 А/дм²), причем изменение плотности тока в значи­тельных пределах сопровождается незначительными (1,5 — 2,0 %) коле­баниями выхода по току, что позволя­ет точно определять длительность процесса электролиза и расширяет возможность его автоматизации.

Свойства покрытий зависят от ус­ловий протекания процесса, опреде­ляемых концентрацией соли железа. С_Ме, плотностью тока D_к, температу­рой электролита. Т и, его кислотностью рН, а также наличием в нем до­бавок. Увеличение содержания солей кислоты в электролите сопровожда­ется относительно небольшим сниже­нием микротвердости покрытий, од­нако оказывает существенное влия­ние на структуру осадков и выход по току, что необходимо учитывать в практике восстановления деталей электролитическим железнением в горячих электролитах.

Составы электролитов для железнения на постоянном токе приведены в табл. 10.8.

Весьма эффективным и перспек­тивным в ремонтном производстве является использование гальваниче­ского холодного железнения с приме­нением нестационарных электриче­ских режимов, обладающего рядом преимуществ по сравнению с желез­нением в горячих электролитах на по­стоянном токе, а именно: высокой универсальностью, т. е. возможно­стью получения осадков железа раз­личной твердости без изменения тем­пературы электролита и его состава; упрощением конструкции ванн из-за отсутствия необходимости подогрева электролита; улучшением условий труда из-за снижения количества испарении с поверхности электролита; низкой стоимостью. При этом в элек­трических схемах установок приме­няют переменный ток (рис. 10.9).

При железнении с применением не­стационарных электрических режи­мов импульс анодного тока разруша­ет прикатодную пленку, богатую вредными включениями (например, гидроокисью железа) и имеющую по­ниженную концентрацию ионов двух­валентного железа. В связи с этим снижается поляризация электродов и уменьшается количество инород­ных включений в покрытии, т. е. улуч­шается его качество. Снижение поля­ризации электродов позволяет увели­чить применяемую плотность тока и таким образом повысить производи­тельность процесса. Применение не­стационарных электрических режи­мов при железнении повышает также равномерность толщины,, покрытия, так как анодная составляющая тока при растворении металла покрытия снимает его прежде всего с выступающих частей.

Основными факторами, влияющи­ми на свойства осадков железа из хо­лодных хлористых электролитов при использовании асимметричного пе­ременного тока, являются катодная плотность тока и коэффициент асим­метрии р.

Асимметричный переменный ток улучшает сцепляемость покрытия с основным металлом, благодаря воз­можности постепенного повышения твердости осадка железа. Вначале в течение 2 — 3 мин осаждают слой с невысокой твердостью (1960 — 2450 МПа), с ненапряженной решеткой, который сцепляется значительно прочнее с основным металлом, чем твердый слой с большими внутренни­ми напряжениями растягивающего типа. Затем твердость постепенно увеличивают, повышая катодно-анодное отношение — коэффициент. Таким образом, изменением катодно-анодного отношения (уменьшением анодной составляющей) можно в од­ной ванне получить осадки различной твердости.

Коэффициент асимметрии р¹ влия­ет также на структуру покрытия. Микроструктуражелеза, осажден­ного при р = 2, представляет собой мелкие зерна, микротрещины в осад­ке отсутствуют. При р = 4 структура слоя железа мелкозернистая с нали­чием небольшого количества микро-трещин. Появление микротрещин свидетельствует о напряженном со­стоянии кристаллической решетки электролитического железа, испыты­вающей напряжение растягивающе­го типа. В результате этого происхо­дит повышение твердости. При р = 6 микроструктура аналогична предше­ствующей, однако количество тре­щин заметно увеличивается, а микротвердость повышается. При р = 8 — 12 структура приобретает очень мел­козернистый характер с большим числом микротрещин. Твердость при этом достигает5880 — 6000МПа. Зависимость твердости электролитиче­ского железа от коэффициента асим­метрии р показана на рис. 10.10.

Вторым фактором, влияющим на твердость и износостойкость элект­ролитического железа, является ка­тодная плотность тока, с повышением которой при неизменном коэффици­енте асимметрии р твердость осадка возрастает.

Таблица 10.9. Различие в свойствах чистых металлов и металлов с гальваническим покрытием

Состав электролита и режимы электролитического железнения на асимметричном переменном токе приведены ниже:

Состав электролита в килограммах на метр . кубический (кг/м^З)

Хлористое железо FеС1₂-4Н₂О ... 400

Соляная кислота НС1 ............ 1,5 — 20

Режим работы при железненнн на асиммет­ричном переменном токе

Плотность тока 1к, А/дм² ......... 20

Выход по току, %................ 80 — 90

Температура электролита, К ..... 293

Детали восстановленные электро­литическим железнением, представ­ляют собой биметаллы, свойства ко­торых существенно отличаются от свойств металлов (табл. 10.9). Это об­стоятельство необходимо учитывать при выборе номенклатуры деталей, подлежащих восстановлению нане­сением гальванических покрытий.